(57)【要約】【課題】外乱光の影響を抑えつつも低コスト化に寄与できる光電センサを提供する。【解決手段】制御部１３は、投光素子２１から投光された光を受光素子２２で受光し、該受光素子２２から出力される受光信号に基づいてワークＷの有無を検出する。そして、投光素子２１は、パワーが９００ｎｍ以上の波長でピークとなる近赤外光Ｒを投光するものであり、受光素子２２は、近赤外光Ｒに対応したフォトダイオードであり、該受光素子２２の前段には、９００ｎｍ以下の波長の光を除去するカットフィルタ２２ａが設けられる。【選択図】図１
2013030645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投光素子から投光された光を受光素子で受光し、該受光素子から出力される受光信号に基づいて検出物の有無を検出する光電センサであって、
前記投光素子は、パワーが９００ｎｍ以上の波長でピークとなる近赤外光を投光するものであり、
前記受光素子は、前記近赤外光に対応したフォトダイオードであり、該受光素子の前段には、９００ｎｍ以下の波長の光を除去するカットフィルタが設けられていることを特徴とする光電センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の光電センサにおいて、
前記カットフィルタは、前記受光素子の受光面に一体に設けられていることを特徴とする光電センサ。
【請求項３】
請求項２に記載の光電センサにおいて、
前記カットフィルタは、前記受光素子の受光面に蒸着されていることを特徴とする光電センサ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の光電センサにおいて、
前記受光素子を有する受光器は、
前記受光素子を内部に有するハウジングと、
前記ハウジングの受光面側に設けられ前記投光素子からの光を透過させる透明部材からなるレンズ部材と、
前記ハウジング内に設けられた光軸合わせ用の表示灯と
を備えていることを特徴とする光電センサ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の光電センサにおいて、
前記投光素子は、パワーが９００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長でピークとなる近赤外光を投光するものであり、
前記受光素子は、前記近赤外光に対応して、９００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長の光を受光する感度が最も高い特性を有するフォトダイオードであることを特徴とする光電センサ。
【請求項６】
請求項５に記載の光電センサにおいて、
前記投光素子は、９３０ｎｍ〜９５０ｎｍの波長でピークとなる近赤外光を投光するものであり、
前記受光素子は、前記近赤外光に対応して、９３０ｎｍ〜９５０ｎｍの波長の光を受光する感度が最も高い特性を有するフォトダイオードであることを特徴とする光電センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光電センサは、投光素子から投光された光を受光素子で受光し、その受光素子から出力される受光信号に基づいて検出物の有無を検出するようになっている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２８５５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のような光電センサでは、投光素子に可視光や可視光に極めて近い波長帯の光（例えば、パワーが８６０ｎｍの波長でピークとなる光）を投光する素子を用い、その投光素子が投光する光のピーク波長帯の光のみを通過させるカットフィルタを受光素子の前段に設けている。このカットフィルタによって、工場内の蛍光灯照明や太陽光等の外乱光が受光素子の前段で除去されるため、受光素子が外乱光を受光することによって生じる誤検出を抑制することができるようになっている。しかしながら、カットフィルタにより投光素子のピーク波長帯以外の波長の光を除去するためには、投光素子のピーク波長よりも短波長側と長波長側の両方の波長帯を除去する特殊なフィルタが必要となるため、コストの増加を招いていた。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、外乱光の影響を抑えつつも低コスト化に寄与できる光電センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、投光素子から投光された光を受光素子で受光し、該受光素子から出力される受光信号に基づいて検出物の有無を検出する光電センサであって、前記投光素子は、パワーが９００ｎｍ以上の波長でピークとなる近赤外光を投光するものであり、前記受光素子は、前記近赤外光に対応したフォトダイオードであり、該受光素子の前段には、９００ｎｍ以下の波長の光を除去するカットフィルタが設けられていることを特徴とする。
【０００７】
この発明では、投光素子は、パワーが９００ｎｍ以上の波長でピークとなる近赤外光を投光するものであり、受光素子はその近赤外光に対応したフォトダイオードである。このようなフォトダイオードは、長波長帯（例えば、１０５０ｎｍ以上の波長帯）での受光感度が小さい（図２参照）ため、長波長帯の光を除去するためのフィルタを設けずとも、長波長帯の外乱光による誤検出の発生を抑えることが可能となる。一方、短波長帯の外乱光（９００ｎｍ以下の波長の光）は、受光素子の前段に設けられたカットフィルタによって除去されるため、短波長帯の外乱光による誤検出の発生を抑えることが可能となる。これにより、特殊なフィルタを用いず、投光素子のピーク波長（即ち、受光素子の受光感度のピーク波長）よりも短波長側をカットするカットフィルタのみのフィルタ構成とすることで低コスト化を実現しつつ、短波長側及び長波長側の外乱光による誤検出の発生を抑えることが可能となる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光電センサにおいて、前記カットフィルタは、前記受光素子の受光面に一体に設けられていることを特徴とする。
この発明では、カットフィルタが受光素子の受光面に一体に設けられるため、カットフィルタを受光素子とは別に設ける構成に比べて構成の簡素化に寄与できる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の光電センサにおいて、前記カットフィルタは、前記受光素子の受光面に蒸着されていることを特徴とする。
この発明では、カットフィルタが受光素子の受光面に蒸着されるため、カットフィルタを受光素子の受光面に容易に構成することができる。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光電センサにおいて、前記受光素子を有する受光器は、前記受光素子を内部に有するハウジングと、前記ハウジングの受光面側に設けられ前記投光素子からの光を透過させる透明部材からなるレンズ部材と、前記ハウジング内に設けられた光軸合わせ用の表示灯とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
この発明では、受光素子に９００ｎｍ以上の波長でピークとなる近赤外光に対応したフォトダイオードを用いることで特殊なフィルタが不要となるため、受光器のレンズ部材に特殊なフィルタ加工が施されて可視光を透過させない部材を用いる必要がなくなり、透明部材を用いることができる。このため、ハウジング内に設けられた光軸合わせ用の表示灯の光を、受光面側に設けられたレンズ部材を通して視認することが可能となる。従って、光軸合わせの作業中における表示灯の点灯確認が容易となるため、光軸合わせの作業性を向上させることが可能となる。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光電センサにおいて、前記投光素子は、パワーが９００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長でピークとなる近赤外光を投光するものであり、前記受光素子は、前記近赤外光に対応して、９００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長の光を受光する感度が最も高い特性を有するフォトダイオードであることを特徴とする。
【００１３】
この発明では、外乱光の光強度は、９００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長領域で急激に落ち込む特性があり（図３参照）、受光素子の受光感度が最も高くなる波長を９００ｎｍ〜１０００ｎｍに設定することで、外乱光による誤検出の発生をより抑えることが可能となる。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の光電センサにおいて、前記投光素子は、９３０ｎｍ〜９５０ｎｍの波長でピークとなる近赤外光を投光するものであり、前記受光素子は、前記近赤外光に対応して、９３０ｎｍ〜９５０ｎｍの波長の光を受光する感度が最も高い特性を有するフォトダイオードであることを特徴とする。
【００１５】
この発明では、外乱光の光強度は、９００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長領域内において約９４０ｎｍで最も低く（図３参照）、受光素子の受光感度が最も高くなる波長を９３０ｎｍ〜９５０ｎｍに設定することで、外乱光による誤検出の発生を更に抑えることが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
従って、上記記載の発明によれば、外乱光の影響を抑えつつも低コスト化に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態の光電センサの概略構成図。
【図２】本実施形態の受光素子の分光感度特性を示すグラフ。
【図３】太陽光の分光放射分布を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態の光電センサ１０は、投光器１１と、受光器１２と、投光器１１及び受光器１２を制御するための制御部１３とを備えている。投光器１１は、そのハウジング１１ａ内に投光素子２１を備えている。投光素子２１には、前面発光タイプの９５０ｎｍ発光ＬＥＤ素子が用いられており、この投光素子２１は、９５０ｎｍの波長がパワーピークである近赤外光Ｒを投光するものである。
【００１９】
受光器１２は、そのハウジング１２ａ内に受光素子２２を備えている。受光素子２２には、投光素子２１から投光される近赤外光Ｒに対応した９５０ｎｍ受光シリコンフォトダイオードが用いられている。ハウジング１２ａ受光面側には、透明部材からなるレンズ部材２３が設けられており、投光素子２１からの光は、レンズ部材２３を透過してハウジング１２ａ内に入射し、そのハウジング１２ａ内の受光素子２２の受光面で受光されるようになっている。また、受光器１２のハウジング１２ａ内には、光軸合わせ用の表示灯２４が設けられており、表示灯２４が発する光は、受光器１２の受光面側のレンズ部材２３を介して視認することが可能となっている。
【００２０】
ここで、受光素子２２に用いる９５０ｎｍ受光シリコンフォトダイオードの分光感度特性を図２に示す。同図に示すように、９５０ｎｍ受光シリコンフォトダイオードの受光感度は、受光する光の波長によって異なっており、９５０ｎｍ付近の波長の光を受光する感度が最も高く、図２のグラフではそのピーク波長の受光感度を１（基準値）としている。受光感度のピーク波長よりも短波長側を見ると、受光する光の波長が短い程、受光感度が低く、８５０ｎｍの波長の光の受光感度はおよそ０．９で、７５０ｎｍの波長の光の受光感度は０に近い値となっている。一方、受光感度のピーク波長よりも長波長側では、受光する光の波長が長い程、受光感度が低く、１０００ｎｍの波長の光の受光感度はおよそ０．９で、１０５０ｎｍの波長の光の受光感度はおよそ０．５であり、１１５０ｎｍの波長の光の受光感度は０に近い値となっている。
【００２１】
受光素子２２は、以上のような特性を有する９５０ｎｍ受光シリコンフォトダイオードの受光面にカットフィルタ２２ａが蒸着されて構成されている。カットフィルタ２２ａは、９００ｎｍ以下の波長の光を除去するものであり、このため、受光素子２２の受光面には、９００ｎｍよりも長波長の光のみが受光されるようになっている。
【００２２】
外乱光の一例として太陽光の分光放射分布特性を図３に示す。同図に示すように、太陽光の光強度は、可視光領域で最も高く、可視光よりも長波長側においては、９００ｎｍ以下の領域でも比較的高くなっている。ここで、本実施形態の受光素子２２の受光面には、９００ｎｍ以下の波長の光を除去するカットフィルタ２２ａが設けられているため、太陽光のうち、光強度が高く誤検出の原因となりえる９００ｎｍ以下の波長の光は、カットフィルタ２２ａによって除去されて受光素子２２で受光されないようになっている。
【００２３】
一方、太陽光において、９００ｎｍよりも長波長領域での光強度は比較的小さく、また、この長波長領域の受光素子２２の受光感度は低いため、この長波長領域の太陽光によっては受光素子２２の誤検出が起こりにくくなっている。また、太陽光の光強度は、９００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長領域で急激に落ち込む特性があり、この波長領域内においては約９４０ｎｍで最も低くなっている。そして、本実施形態の受光素子２２には、９３０ｎｍ〜９５０ｎｍの波長の光を受光する感度が最も高い特性を有するフォトダイオードが用いられているため、外乱光（太陽光）による誤検出が特に起こりにくくなっている。
【００２４】
次に、本実施形態の作用について説明する。
制御部１３は、投光素子２１から近赤外光Ｒを投光させ、その光路上に検出物としてのワークＷが無いときには、近赤外光Ｒがカットフィルタ２２ａを介して受光素子２２の受光面で受光される。このとき、受光素子２２から制御部１３に出力される受光信号は、所定の閾値以上となり、制御部１３はワークＷが近赤外光Ｒの光路上に無いと判定する。
【００２５】
一方、ワークＷが投光素子２１から投光された近赤外光Ｒを遮る位置にあると、受光素子２２から制御部１３に出力される受光信号が前記閾値を下回り、制御部１３はワークＷが近赤外光Ｒの光路上に有ると判定する。
【００２６】
ここで、本実施形態の光電センサ１０では、受光素子２２の受光面にカットフィルタ２２ａが設けられているため、太陽光や工場内の蛍光灯照明の光等の外乱光の９００ｎｍ以下の波長の光は、カットフィルタ２２ａによって除去されて受光素子２２で受光されないようになっている。これにより、短波長領域の外乱光によるワークＷの誤検出は、極力生じないようになっている。一方、外乱光の９００ｎｍよりも長波長領域の光は、その強度自体が低く、また、受光素子２２の受光感度特性により受光されにくいため、長波長領域の外乱光によるワークＷの誤検出は生じにくくなっている。つまり、本実施形態では、９００ｎｍ以下の波長の光を除去するカットフィルタ２２ａのみのフィルタ構成で、外乱光の短波長領域の光及び長波長領域の光による誤検出の発生が抑えられるようになっている。
【００２７】
次に、投光器１１と受光器１２を設置する際の光軸合わせについて説明する。まず、受光器１２を所定位置に設定し、次に、ユーザが投光器１１を持って、その投光器１１から近赤外光Ｒを投光させた状態で投光素子２１と受光素子２２の光軸を合わせる。投光素子２１と受光素子２２の光軸を合うと、制御部１３は受光素子２２からの受光信号に基づき表示灯２４を点灯させる。このとき、表示灯２４は、レンズ部材２３（透明部材）を介して受光器１２の受光面側で点灯するため、ユーザは、投光器１１を持って光軸合わせの作業をしたまま表示灯２４の点灯を視認することができ、これにより、光軸合わせの作業性が向上されるようになっている。
【００２８】
次に、本実施形態の特徴的な効果を記載する。
（１）制御部１３は、投光素子２１から投光された光を受光素子２２で受光し、該受光素子２２から出力される受光信号に基づいてワークＷの有無を検出する。そして、投光素子２１は、パワーが９００ｎｍ以上の波長でピークとなる近赤外光Ｒを投光するものであり、受光素子２２は、近赤外光Ｒに対応したフォトダイオードであり、該受光素子２２の前段には、９００ｎｍ以下の波長の光を除去するカットフィルタ２２ａが設けられる。これにより、受光素子２２の長波長帯（例えば、１０５０ｎｍ以上の波長帯）での受光感度が小さい（図２参照）ため、長波長帯の光を除去するためのフィルタを設けずとも、長波長帯の外乱光による誤検出の発生を抑えることが可能となる。一方、短波長帯の外乱光（９００ｎｍ以下の波長の光）は、受光素子２２の前段に設けられたカットフィルタ２２ａによって除去されるため、短波長帯の外乱光による誤検出の発生を抑えることが可能となる。これにより、特殊なフィルタを用いず、投光素子２１のピーク波長（即ち、受光素子２２の受光感度のピーク波長）よりも短波長側をカットするカットフィルタ２２ａのみのフィルタ構成とすることで低コスト化を実現しつつ、短波長側及び長波長側の外乱光による誤検出の発生を抑えることが可能となる。
【００２９】
（２）カットフィルタ２２ａが受光素子２２の受光面に一体に設けられるため、カットフィルタ２２ａを受光素子２２とは別に設ける構成に比べて構成の簡素化に寄与できる。
（３）カットフィルタ２２ａが受光素子２２の受光面に蒸着されるため、カットフィルタ２２ａを受光素子２２の受光面に容易に構成することができる。
【００３０】
（４）受光素子２２を有する受光器１２は、受光素子２２を内部に有するハウジング１２ａと、ハウジング１２ａの受光面側に設けられ投光素子２１からの光を透過させる透明部材からなるレンズ部材２３と、ハウジング１２ａ内に設けられた光軸合わせ用の表示灯２４とを備える。これにより、受光素子２２に９００ｎｍ以上の波長でピークとなる近赤外光Ｒに対応したフォトダイオードを用いることで特殊なフィルタが不要となるため、受光器１２のレンズ部材２３に特殊なフィルタ加工が施されて可視光を透過させない部材を用いる必要が無くなり、透明部材を用いることができる。このため、ハウジング１２ａ内に設けられた光軸合わせ用の表示灯２４の光を、受光面側に設けられたレンズ部材２３を通して視認することが可能となり、その結果、光軸合わせの作業中における表示灯２４の点灯確認が容易となり、光軸合わせの作業性を向上させることが可能となる。
【００３１】
（５）投光素子２１は、パワーが９００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長でピークとなる近赤外光Ｒを投光するものであり、受光素子２２は、近赤外光Ｒに対応して、９００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長の光を受光する感度が最も高い特性を有するフォトダイオードである。外乱光の光強度は、９００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長領域で急激に落ち込む特性がある（図３参照）ため、受光素子２２の受光感度が最も高くなる波長を９００ｎｍ〜１０００ｎｍに設定することで、外乱光による誤検出の発生をより抑えることが可能となる。
【００３２】
（６）投光素子２１は、９３０ｎｍ〜９５０ｎｍの波長でピークとなる近赤外光Ｒを投光するものであり、受光素子２２は、近赤外光Ｒに対応して、９３０ｎｍ〜９５０ｎｍの波長の光を受光する感度が最も高い特性を有するフォトダイオードである。外乱光の光強度は、９００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長領域内において約９４０ｎｍで最も低く（図３参照）、受光素子２２の受光感度が最も高くなる波長を９３０ｎｍ〜９５０ｎｍに設定することで、外乱光による誤検出の発生を更に抑えることが可能となる。
【００３３】
尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、投光素子２１に９５０ｎｍ発光ＬＥＤ素子を用い、受光素子２２に９５０ｎｍ受光シリコンフォトダイオードを用いたが、これ以外に例えば、ピーク波長が９００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内であれば、ピーク波長が９５０ｎｍ以外の発光ＬＥＤ素子を用いてもよい。また、その場合、受光素子２２には、投光素子２１のピーク波長に合わせた、９００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内のいずれかの波長の光を受光する感度が最も高い特性を有するシリコンフォトダイオードを用いる。このような構成によっても、長波長側の外乱光の影響を好適に抑えることが可能となるが、その中でも、投光素子２１にピーク波長が９３０〜９５０ｎｍの発光ＬＥＤ素子を用い、受光素子２２に９３０ｎｍ〜９５０ｎｍの波長の光を受光する感度が最も高い特性を有するフォトダイオードを用いた構成では、長波長側の外乱光の影響をより好適に抑えることが可能となる。また、その中でも、上記実施形態のように、投光素子２１に９５０ｎｍの発光ＬＥＤ素子を用い、受光素子２２に９５０ｎｍ受光シリコンフォトダイオードを用いた構成とすると、長波長側の外乱光の影響を特に好適に抑えることが可能となる。
【００３４】
・上記実施形態では、カットフィルタ２２ａは受光素子２２の受光面に蒸着される構成としたが、これ以外に例えば、カットフィルタ２２ａを受光素子２２の受光面に接着してもよく、また、カットフィルタを前段に配置されたフィルタ板で構成してもよい。
【００３５】
・上記実施形態では、投光器１１と受光器１２とが分離された構成の光電センサ１０に適用したが、これ以外に例えば、投光器と受光器が一体型の光電センサに適用してもよい。このような構成において、投光素子と受光素子を内部に収容するハウジングの前面（投受光面）のレンズ部材を透明部材とし、ハウジング内部に可視光のポインターを設ければ、そのポインターの光を透明のレンズ部材を介してハウジング外部に出射することが可能となる。
【符号の説明】
【００３６】
Ｒ…近赤外光、１０…光電センサ、１２…受光器、１２ａ…受光器のハウジング、２１…投光素子、２２…受光素子、２２ａ…カットフィルタ、２３…レンズ部材、２４…表示灯。
【図１】
2013030645.tif 000003
【図２】
2013030645.tif 000004
【図３】
2013030645.tif 000005